Влияние экспрессии рекомбинантного гена ксилоглюканазы sp-Xeg на рост, ризогенез и свойства древесины трансгенных растений осины Populus tremula тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат наук Видягина, Елена Олеговна

• Видягина, Елена Олеговна
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Видягина, Елена Олеговна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Современные представления о химическом составе древесины и её образовании

1.1.1. Клеточная стенка как основная структура древесины

1.1.2. Структура и взаимосвязь компонентов растительной клеточной стенки

1.2. Ксилоглюканаза - перспективный фермент для изменения параметров растения

1.3. Populus trémula, как объект для молекулярной биологии древесных растений

1.4. Основные генно-инженерные подходы по повышению продуктивности и качества древесины растений рода Populus

1.4.1. Подавление экспрессии нативных генов

1.4.2. Экспрессия рекомбинантных генов

1.4.2.1. Растительные ферменты

1.4.2.2. Грибные ферменты

1.5. Плейотропный эффект рекомбинантных генов в древесных растениях

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Объекты исследований

2.2. Культура in vitro растений осины

2.3. Адаптация растений к условиям ex vitro

2.4. Моделирование пространственной структуры молекулы ксилоглюканазы из гриба Pénicillium canescens

2.5. Агробактернальная трансформация растений осины

2.6. Выделение тотальной растительной ДНК осины

2.7. ПЦР-анализ трансгенных линий

2.8. ОТ-ПЦР-анализ трансгенных линий

2.9. Электрофорез ДНК в агарозном геле

2.10. Анализ количества копий рекомбинантного гена в трансгенных линиях

2.11. Анализ ксилоглюканазной активности

2.12. Вестерн блоттинг

2.13. Анализ содержания пентозанов

2.14. Анализ содержания целлюлозы

2.15. Анализ содержания лигнинов

2.16 Анализ углеводного состава ксилемы

2.17. Анализ вторичных метаболитов

2.18. Анализ биометрических параметров

2.19. Анализ морфологии древесного волокна

2.20. Анализ эмиссии углекислого газа при разложении растительного материала трансгенных растений

2.21. Анализ данных электронной микроскопии

2.22. Моделирование роста лесных плантаций на основе трансгенных форм осины

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ

3.1. Генетическая трансформация осины рекомбинантным геном sp-Xeg

3.2. Молекулярно-биологический анализ трансгенных растений, несущих рекомбинантный ген sp-Xeg

3.3. Влияние экспрессии рекомбинантного гена sp-Xeg на фенотипические показатели трансгенных растений осины

3.3.1. Анализ растений в условиях in vitro

3.3.2. Анализ растений в условиях ex vitro

3.3.2.1. Растения в тепличных условиях

3.3.2.2. Растения в полунатуральных условиях

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние экспрессии рекомбинантного гена ксилоглюканазы sp-Xeg на рост, ризогенез и свойства древесины трансгенных растений осины Populus tremula»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Рост растительной клетки сопровождается растяжением клеточной стенки под действием внутриклеточного давления. Ксилоглюкан является одним из полисахаридов связующих гликанов растительной клеточной стенки, который поперечно сшивает прилегающие микрофибриллы целлюлозы, обеспечивая формирование прочного каркаса (Bauman и др., 2007). Разделение микрофибрилл при росте клетки растения обеспечивают ферменты, расщепляющие ксилоглюканы и ослабляющие связывание между микрофибриллами (Takeda и др., 2002). Ксилоглюканаза - один из таких ферментов, относящийся к группе карбогидраз, который гидролизуя ксилоглюканы разрушает поперечную «сшивку» целлюлозных микрофибрилл.

В настоящее время суперэкспрессия карбогидраз, расщепляющих ксилоглюкан, рассматривается как перспективный способ модификации фенотипа и увеличения продуктивности древесных растений. В работе Park с соавторами (Park и др., 2004) показано, что у тополя белого (Populus alba L.), трансформированного геном ксилоглюканазы AaXEG2 из Aspergillus aculeatus I. наблюдалось увеличение длины стеблей и изменение цвета листьев по сравнению с контролем. Растения осины (Populus tremula L.) с геном эндоглюканазы cel1 из Arabidopsis thaliana (L.)H. имели значительные фенотипические изменения, такие как увеличение высоты, размеров листьев, диаметра ствола, более высокий процент целлюлозы и гемицеллюлозы по сравнению с нетрансгенным контролем (Shani и др., 2004). У растений осины с рекомбинантным геном ксилоглюканазы sp-Xeg также отмечены изменения морфологии листа - увеличение длины черешка и уменьшение длины главной жилки (Шестибратов и др., 2012). Были проведены генетические модификации Paraserianthes falcataria B. геном ксилоглюканазы pAaXEG (Hartati и др., 2009). В результате полученные трансгенные растения имели большую длину междоузлий, чем растения контрольной линии. Подобные результаты также показаны при суперэкспрессии ксилоглюканазы в растениях тополя (Park и др., 2004).

Степень разработанности темы исследования. Расщепление ксилоглюканов клеточной стенки, возможно, влияет на целый спектр биохимических реакций, и, кроме вышеупомянутого увеличения размеров органов, может оказывать действие на другие признаки растения. Это подтверждается исследованиями, проведёнными на A. thaliana, когда изменение гидролиза ксилоглюкана ведёт к изменению длины черешка листа (Sasidharan и др., 2010), нити пыльников и длины главной жилки листа, а также изменение формы трихом (Sampedro и др., 2010).

Известно, что суперэкспрессия рекомбинантных генов зачастую сопровождается плейотропными эффектами. Влияние одного гена может приводить к изменению не только одного признака, а всего фенотипа и онтогенеза в целом (Park и др., 2004; Shani и др., 2004; Mellerowicz и др, 2008; Шестибратов и др., 2012; Taniguchi и др, 2012). В этой связи для корректной оценки свойств новых трансгенных растений необходимо проводить детальный анализ по комплексу параметров (скорость роста, морфология листьев, эффективность ризогенеза, биомасса корней, состав древесины и т.д.).

Цель работы - анализ влияния экспрессии рекомбинантного гена sp-Xeg из гриба Penicillium canescens S. на фенотипические и биохимические характеристики трансгенных растений осины и выделение перспективных клонов.

Поставленная цель достигалась посредством решения следующих задач:

1. Методом агробактериальной трансформации получить трансгенные растения осины, экспрессирующие рекомбиннтный ген sp-Xeg из гриба P.canescens;

2. Анализ влияния экспрессии гена sp-Xeg на ризогенез в условиях in vitro и теплицы;

3. Оценить влияние экспрессии гена sp-Xeg на ростовые показатели трансгенных растений осины в теплице и полунатуральных условиях культивирования на открытой площадке;

4. Провести биохимические и гистологические анализы, для оценки влияния гена sp-Xeg на содержание углеводных остатков и формирование древесного волокна в полученных клонах из полунатуральных условий;

5. Провести оценку влияния гена sp-Xeg на изменение качества древесины полученных клонов путём проведения эксперимента по разложению;

6. На основании проведённых анализов и испытаний выделить наиболее перспективные клоны растений, несущих рекомбинантный ген для разных отраслей индустрии.

Научная новизна. Впервые получены растения осины несущие рекомбинатный ген ксилоглюканазы из sp-Xeg из гриба P. canescens. Успешно проведены испытания трансгенных растений осины в полунатуральных условиях на открытой площадке. Доказано ранее не отмеченное стимулирующее влияние рекомбинантной ксилоглюканазы не только на рост стебля, но и на ризогенез. Получены новые данные о влиянии рекомбинантного фермента на скорость разложения древесины. Полученные данные расширяют представление о влиянии рекомбинантной конструкции на изменение фенотипических и биохимических показателей, а также раскрывают вероятные перспективы применения полученных растений в различных отраслях промышленности и индустрии.

Теоретическая и практическая значимость работы. Описаны ранее не охарактеризованные свойства растений осины несущие рекомбинантный ген ксилоглюканазы в полунатуральных условиях культивирования на открытой площадке. Полученные клоны обладают повышением скорости роста (до 17% после

I,5 лет культивирования) и увеличением содержания целлюлозы в древесине (до

II,3%) по сравнению с контрольными. Это позволяет считать полученые трансгенные растения перспективнными для нужд целлюлозно-бумажной и химической промышленностей. Также отмеченное понижение скорости разложения древесины примерно в 2 раза может характеризовать древесину полученных трансгенных растений как привлекательное сырьё для отраслей связанных со строительством. Таким образом, полученные нами трансгенные растения, несущие рекомбинатный ген ксилоглюканазы из sp-Xeg из гриба P.canescens, могут рассматриваться как ценные в научном и в прикладном аспектах.

Методология и методы исследования. Методология проведенного нами исследования основывается на использовании системного подхода с применением комплекса молекулярного, биохимического, гистологического и статистического анализов, оценивания литературные данные ведущих отечественных и зарубежных ученых в области молекулярной биологии и трансгенеза растений.

В работе для получения трансгенных растений осины использовался метод агробактериальной трансформации. Для первичного анализа полученных трансформантов использовался ПЦР-анализ. Экспрессия рекомбинантного гена sp-Xeg и функциональность белка оценивали с помощью ОТ-ПЦР-анализа, Вестерн блоттинга и определения активности белка. Для оценки влияния рекомбинантной конструкции на ризогенез, ростовые и биохимические показатели использовали программные продукты Statistica 7.0. (статистическая обработка), MxPro (определение числа копий рекомбинантного гена), VMD (построение пространственной структуры фермента), SIMCA-P+ (анализ состава метаболитов), MetAlign (анализ состава метаболитов), AxioVision 4.8.1 (анализ данных электронной микроскопии), LAMINA (анализ параметров листьев) и EFIMOD-fbp (моделирование плантации трансгенных растений). Для анализа химического состава древесины использовались стандартные методы, такие как Толленса, Кюршнера-Ганака и Класона.

Положения, выносимые на защиту.

1. Внедрение рекомбинантной ксилоглюканазы sp-Xeg приводит к изменению длины и толщины древесного волокна трансгенных растений.

2. Рекомбинантная ксилоглюканаза sp-Xeg в трансгенных растениях оказывает стимуляторное воздействие на развитие корневой системы.

3. В трансгенных растениях рекомбинантная ксилоглюканаза sp-Xeg изменяет состав углеводсодержащих веществ в древесине.

4. Экспрессия рекомбинантного гена sp-Xeg приводит к снижению скорости разложения стеблей трансгенных растений.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов, полученных в ходе исследования, подтверждена применением современных молекулярно-генетических и биохимических методов, а также рассмотрением разных аспектов действия рекомбиннатного гена. Результаты соответствуют данным, представленным в отечественной и зарубежной литературе. Большой объём выборки и проведенные статистические анализы подтверждают достоверность полученных результатов. Выводы полностью отражают полученные результаты.

Основные материалы диссертации докладывались и обсуждались на Международных Пущинских школах-конференциях молодых учёных (Пущино, 2012, 2013, 2014, 2015); на Всероссийской молодежной конференции «Актуальные вопросы биологии и химии» (г. Пущино, 2012); на 7-ой международной студенческой конференции («7th SPPS PhD Student Conference», Лауласмаа, Эстония, 2012); на II всероссийской молодёжной научной школе-конференции «Биология будущего: традиции и новации» (Екатеринбург, 2012.); на международной научно-практической конференции «Биотехнология: реальность и перспективы в сельском хозяйстве» (Саратов, 2013); на международных зимних молодежных научных школах «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2013, 2014); на VI международной конференции молодых учёных («Biodiversity. Ecology. Adaptation. Evolution.», Одесса, Украина, 2013); на X международной конференции «Биология клеток растений in vitro и биотехнология» (Казань, 2013); на международной научно-практической конференции молодых учёных «Проблемы и перспективы исследований растительного мира» (г. Ялта, 2014 г.); на V международном симпозиуме РКСД «Строение, свойства и качества древесины» (Москва, 2014г.).

Личный вклад автора в проведенные исследования. Выбор направления диссертационной работы, определение цели и задач исследования проводились автором совместно с научным руководителем к.б.н. Шестибратовым К.А. Автором самостоятельно изучена отечественная и зарубежная литература по теме диссертации, лично написана рукопись данной работы. Автор непосредственно

участвовал в подготовке материалов к публикации. Большая часть экспериментальной работы выполнены автором самостоятельно. Суммарно личный вклад автора составляет более 80%.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 работ, из них 3 статьи - в рекомендованных ВАК РФ рецензируемых научных журналах, входящих в международные базы данных. Получен 1 патент на изобретение.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности.

Диссертационная работа «Влияние экспрессии рекомбинантного гена ксилоглюканазы sp-Xeg на рост, ризогенез и свойства древесины трансгенных растений осины Populus tremula» соответсвует специальности 03.01.03 -«молекулярная биология». В диссертационной работе исследовано плейотропное действие рекомбинантного гена на фенотипические проявления у трансгенных растений осины.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, экспериментальной части, заключения, выводов, списка цитированной литературы и приложения. Текст работы занимает 136 страниц, содержит 38 рисунков и 19 таблиц. Список цитируемой литературы содержит 131 ссылку.

Автор выражает искреннюю благодарность и признательность своему научному руководителю к.б.н. К.А. Шестибратову. Автор благодарен к.б.н. Ковалицкой Ю.А., к.б.н. Лебедеву В.Г. и всем коллегам лаборатории лесной биотехнологоии ФИБХ РАН за помощь при выполнении диссертационной работы, а также сотрудникам лаборатории биосинтеза ферментов (ИБФМ РАН) за помощь в выборе рекомбинантного гена и конструировании векторной конструкции. Работа поддержана грантом Министерства образования и науки РФ - проект № 14.616.21.0013 от 17 сентября 2014 года (уникальный идентификатор КРМБИб 1614X0013).

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ

1.1. Современные представления о химическом составе древесины и её образовании

Древесина составляет основную часть ствола, корней и ветвей растений. В основном она образована мёртвыми клетками вторичной ксилемы, придающие ей механическую прочность и участвующие в питании. Между корой дерева и самой древесиной находится слой живых клеток камбия, при делении которых, с одной стороны, образуется кора, с другой - новый слой древесины. Основная масса древесинного вещества откладывается в фазу вторичного утолщения. В течение этой фазы образуется толстая вторичная оболочка и происходит лигнификация клеточных стенок. Лигнификация начинается в первичной клеточной стенке, охватывает срединную пластинку, и затем распространяется на вторичную клеточную стенку. В результате наиболее лигнифицированными оказываются срединная пластинка, затем вторичная клеточная стенка. Заканчивается эта фаза для большинства клеток древесины образованием внутреннего бородавчатого слоя из отмирающей протоплазмы и вторичной клеточной стенки (Боголицын и др, 2012).

1.1.1. Клеточная стенка как основная структура древесины

Клеточная стенка растений представляет собой гетерогенный матрикс, состоящий из целлюлозы, связующие гликаны (гемицеллюлозы), пектинов, белков и фенольных соединений, которые обеспечивают поддержание формы, транспортировку веществ и защиту растительной клетки (рисунок 1). Она придаёт форму клетке, влияя на её рост, и в конечном итоге, на морфологию всего растения. В состав клеточной стенки сосудистых растений входит примерно 30% целлюлозы, 30% связующих гликанов и 35% пектина с определенными 1-5% структурных белков. Целлюлоза и связующие гликаны - это полимеры придающие жёсткость клеточной стенке, пектины обеспечивают формирование желатиноподобного полисахаридного матрикса. Целлюлоза и связующие гликаны встроены в аморфные

пектины и стабилизированы белками и фенольными компонентами (Polymerization, 2012).

Рисунок 1. Структура первичной клеточной стенки (Smith, 2001).

Первичная клеточная стенка окружает и защищает непосредственно саму клетку и во время роста и увеличения клетки находится ниже средней ламеллы. Предполагается, что первичная клеточная стенка, способствуют сохранению структурной целостности стенки, клеточной адгезии и сигнальной трансдукции (Бшо1е и др., 2005).

Растяжение первичной клеточной стенки предшествует дальнейшей специализации клеток и формированию вторичной клеточной стенки. Вторичную клеточную стенку формируют клетки, которые выполняют в основном механическую функцию, это основная составляющая волокон. Толщина вторичной клеточной стенки значительно превышает толщину первичной: в среднем первичная клеточная стенка составляет 0,1-0,2 мкм, тогда как вторичная 2-4 мкм, иногда и до 15

мкм (Горшкова, 2007). Основным компонентом вторичной клеточной стенки служат микрофибриллы целлюлозы, которые взаимодействуют с полисахаридами аморфного матрикса и полимером фенольной природы - лигнином. Во вторичной клеточной стенке также присутствуют белки, как ферментативные и структурные компоненты, и минорные компоненты, такие как воск, суберин и кутин (Fry, 1988). Содержание компонентов вторичной клеточной стенки может достигать 90% сухой массы клетки (Горшкова, 2007).

1.1.2.Структура и взаимосвязь компонентов растительной клеточной стенки

Целлюлоза

Целлюлоза является основным полимером растительной клеточной стенки, микрофиблиллы которой и обеспечивают поддержание структуры самого растения. Целлюлоза является линейным нерастворимым неразветвленным полимером, состоящим из остатков Р-(1,4)-Б-глюкозы, связанных между собой посредством водородных связей и Ван-дер-Ваальсовых сил (Harris и др., 2010.). Эта полисахаридная цепь может включать от 2000 до 25 000 остатков глюкозы. Целлюлозные цепи агрегируют вместе и формируют микрофибриллы, которые являются кристаллическими, химически стабильными и нерастворимыми структурами, в диаметре примерно 3нм и длиной 1-5 мкм. Микрофибриллы целлюлозы составляют основу растительной клеточной стенки - треть общей массы. Доля целлюлозы в двудольных растениях таких как A.thaliana составляет от 15% листьев до 33% в стеблях (Smole и др., 2005). Целлюлозные микрофибриллы синтезируются в специальных терминальных комплексах, встроенных в плазматическую мембрану (рисунок 2). Предполагается, что эти комплексы являются элементами фермента целлюлозосинтазы, которые и осуществляют сшивку между атомами D-глюкозы и стоит линейные цепочки целлюлозы, образующие микрофибриллу (Delmer, Amor, 1995). Целлюлозосинтаза передаёт остаток глюкозы от уридиндифосфат^-глюкозы (УДФ-глюкоза) и сшивает его с растущей цепью глюкана. Источником УДФ-глюкозы является сахароза, состоящая из фруктозы и глюкозы. Глюкоза передаётся о сахарозы на растущую цепь через образование

комплекса с УДФ. Мономером целлюлозной фибриллы является дисахарид целлобиоза (Медведев, 2012).

Рисунок. 2. Молекулярная модель синтеза целлюлозы (Бе1шег, Лшог,1995)

Микрофибриллы состоят из двух типов целлюлозы: целлюлоза 1а и целлюлоза ¡в . К настоящему времени можно считается, что в нативных целлюлозах сосуществуют 2 фазы: 1а, которая имеет моноклинную ячейку с одним целлобиозным фрагментом, и ¡в, на моноклинную ячейку которой приходится 2 целлобиозных фрагмента (Алешина и др., 2001). В обеих формах целлюлозы параллельные и концевые остатки глюкозы повёрнуты на 180о и образуют плоскую ленту, в которой целлобиоза (две молекулы глюкозы соединённые в-(1,4) связями) являются повторяющимися звеньями (БошегуШе, 2006). Целлюлозные цепи могут формировать конформации типа 1а или тип ¡в в зависимости от степени чередования цепей по отношению друг к другу. Возможно, взаимодействие микрофибрилл целлюлозы с гемицеллюлозой может повлиять на количественное отношение целлюлозы типа 1а и типом ¡в (1атв, 2000).

Расположение микрофибрил позволяет образовываться микропространствам между микрофибриллами, которые заполняют различные полисахариды в

зависимости от возраста и типа ткани (Polymerization, 2012). В древесине целлюлоза тесно связна с полиозами и лигнином. Взаимодействие настолько сильное, что интенсивная химическая обработка приводит к выделению целлюлозы с долей примесей (Древесина..., 1988).

Связующие гликаны

В углеводную часть древесины кроме целлюлозы входят полиозы, иначе называемые связующими гликанами (ранее называемые гемицеллюлозами). Гемицеллюлозами принято считать растительные гомо- и гетерополисахариды с молекулярной массой (10000—40000), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз (Древесина., 1988). Гемицеллюлозы в двудольных растениях включают ксилоглюканы, ксиланы, маннаны и глюкомананы. Основным гемицеллюлозным полимером цветковых растений является ксилоглюкан (Carpita, Gibeaut, 1993). В хвойных растениях основными гемицеллюлозными полимерами являются галактоманнаны и галактоглюкоманнаны (Coughlan, Hazlewood, 1993).

Ксилоглюканы

Ксилоглюкан является наиболее распространенным полисахаридом связующих гликанов клеточных стенок растений. Как правило, ксилоглюканы составляют 2025% от веществ в первичных клеточных стенках двудольных растений. Ксилоглюкан участвует в увеличении размеров первичной клеточной стенки. Это связано с его заметным снижением содержания в процессе роста, также он быстро разлагается под воздействием кислот или ауксина (Labavitch, 1981). Также известно, что микрофибриллами целлюлозы ксилоглюкан образует водородные связи и, таким образом, играет роль «молекулярного троса» между соседними микрофибриллами, образуя трехмерную целлюлозо-ксилоглюкановую сеть (Pauly и др, 1999). Ослабление этих связей между микрофибриллами и обеспечивает физическое расширение клеток (Cosgrove, 2005).

Ксилоглюкан по химической структуре представляет собой гетерополимер. Следует отметить структурное сходство между ксилоглюканом и целлюлозой -ксилоглюкан имеет основную цепь, как и у целлюлозы, состоящую из в-1,4-связанной D-глюкопиранозы. К каждым трем из четырех остатков глюкозы (Glc)

присоединены единичные остатки D-ксилопиранозы (Xyl) с помощью а-1-6-связей (рисунок 3). Часть остатков ксилозы содержит D-галактопиранозу (Gal), присоединенную P-l-2-связями, некоторые остатки галактопиранозы дополнительно содержат L-фукопиранозильные заместители (Fuc), присоединенные а-1-2-связями (Hayashi, 1989). Арабиноза (Arb) также иногда может присутствовать в составе ксилоглюкана, но содержание остатка этого сахаров очень мала. Таким образом, основной структурной единицей является гептасахарид Xyl3 Gk4. Расположение боковых заместителей является регулярным. Обычно в ксилоглюкане можно выделить повторяющиеся блоки, состоящие из 6-11 моносахаридов, пропорциональное количество которых зависит от вида организма и типа ткани (Горшкова, 2007).

Рисунок 3. Структура повторяющегося гептасахарида ксилоглюкана Pisum sativum L. (Hayashi, 1989).

Для упрощённого представления структуры ксилоглюканов в растениях предложена специальная номенклатурная система (Fry и др., 1993): X - остаток глюкозы содержащий ксилозильный заместитель; F - содержащий в качестве заместителя фукозу; L - содержащий ксилозил-галактозу; G - незамещённый остаток глюкозы. Таким образом, структура гептасахарида ксилоглюкана Pisum sativum L. может быть записана следующим образом: XXFGXXXG. В первичных клеточных стенках ксилоглюкан в своём составе содержит фуказильные заместители, в отличие от ксилоглюканов семян. Эти заместители чаще присоединены к галактозильному

остатку ближайшему к восстанавливающему концу гептасахарида (Ко1шап, 1957). Также наличие фукозильных остатков в составе ксилоглюканов характерно только для двудольных растений (НауавЫ, 1989). Наиболее распространённым является фукогалактоксилоглюкан, структура которого состоит из повторяющихся блоков ХХХО и ХХБО (Горшкова, 2007). Основным структурным мотивом для растений рода Populus является блок ХХХО-типа (Баига-УаШ и др., 2008).

Рентгеноструктурный анализ волокон различных растений показал, что в основе ксилоглюкана лежит расширенная двойная спираль как у целлюлозы. Спирали из в-(1,4)-поперечно-связанных глюкоз образуют прямую ленточную структуру, с шагом спирали примерно 1,03 нм (НауавЫ, 1989). Несмотря на то, что основная цепь глюкана достаточно стабильна, остатки ксилозильные заместители имеют высокую степень подвижности. Фукозильные, ксилозильные и галактозильные остатки не влияют на конформацию основной цепи ксилоглюкана (Туаговка и др., 1978). Глюкановый остов формирует водородные связи с микрофибриллами целлюлозы, а наличие боковых цепей приводит к его изгибу, исключая возможность слишком тесного контакта ксилоглюкана и микрофибрилл.

Молекула кислоглюкана, формируя водородные связи с микрофибриллами целлюлозы, образует сеть. При растяжении клетки эту сеть необходимо реструктурировать, что обеспечивают специальные ферменты - кислоглюканазы. Основную цепь ксилоглюкана могут расщеплять по эндодеполимеразному механизму многие эндо-в-1,4-глюканазы. Кроме эндоглюканаз, основными субстратами которых являются прежде всего целлюлоза и различные в-глюканы, существуют ферменты, высокоспецифичные именно по отношению к ксилоглюкану и практически инертные по отношению к незамещенным в-глюканам и карбоксиметилцеллюлозе (Синицына, 2010). Наиболее часто встречаемым ферментом у различных видов растений является ксилоглюкан-эндотрансгликозилаза (ХЕТ). Этот фермент отщепляет части одно цепи ксилоглюкана и переносит их на другие более низкомолекулярные цепи (Агеева и др., 2009).

Недавно (1999-2004гг.) появились первые сообщения о специфических грибных ксилоглюканазах. Впервые ксилоглюканаза грибного происхождения (XEG, Aspergillus aculeatus I, 12-ая семья гликозилгидролаз) была описана в 1999 г (Pauly M. и др., 1999). Позже были изучены другие ксилоглюканазы выделенные из грибов Penicillium canescens S. и Penicillium verruculosum P. (Синицына, 2010).

Растущий интерес ученых к грибным ксилоглюканазам обусловлен, возможностью их практического применения в таких важных биотехнологических процессах, как конверсия растительных отходов, модификация ксилоглюканов для придания им требуемых свойств в пищевом, кормовом производстве и целлюлозно-бумажной отрасли. Важно отметить, возможность использования грибных ксилоглюканаз, как рекомбинантных ферментов в различных растениях. Данные ксилоглюканазы катализирующие деполимеризацию гемицеллюлозных и целлюлозных компонентов клеточных стенок, дают возможность изучить физиологические эффекты модификации метаболизма этих полисахаридов. Однако, при использовании генов растительного происхождения возможны эффекты косупрессии из-за высокой гомологии, при использовании генов грибного происхождения подобных реакций не наблюдались.

Ксиланы

Ксиланы представляют собой разнородную группу полисахаридов основная цепь которых состоит из ß-(1,4)-связаных остатков ксилозы, боковые цепей образованы а-(1,2)-связанной глюкуроновой кислоты и 4-О-метил остатков глюкуроновой кислоты. Состав и распределение боковых цепей в ксилане зависит от вида растения. Ксиланы обычно содержат большое количество остатков арабинозы, присоединенных к основной цепи. Особенно высокие количества арабиноксиланов присутствуют в эндосперме зерновых. В травянистых растениях ксиланы могут быть связаны с микрофибриллами целлюлозы как и ксилоглюканы, однако боковые цепи не присоединены к микрофибриллам. кроме того, содержание боковых заместителей постепенно уменьшаться во время роста растительных клеток (Bochicchio, Reicher, 2003).

Маннаны и глюкоманнаны

Маннаны и глюкоманнаны представляют собой в-(1,4)-связанные полисахариды богатые маннозой или маннозой с глюкозой. Эти полисахариды в небольших количествах встречаются в составе связующих гликанов. Маннаны также играют роль в хранении семян, являясь резервными питательными веществами наряду с крахмалом (ОоиЪег! и др., 2003).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Видягина, Елена Олеговна, 2016 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агеева, М.В. Биогенез растительных волокон/ М.В. Агеева, С.И. Аменицкий, Т.А. Горшкова, О.П. Гурьянов, Н.Н. Ибрагимова, П.В. Микшина, Н.Е. Мокшина,

B.В. Сальников, А.В. Снегерёва, С.Б. Чемикосова, Т.Е. Чернов. - М.: Наука. - 2009. -

C. 264.

2. Азаров, В.И. Химия древесины и синтетических полимеров: учебник для вузов / В.И. Азаров, А.В. Буров, А.В. Оболенская. - СПБ.: СПбЛТА, - 1999. - С. 628.

3. Алешина, Л.А. Современные представления о строении целлюлоз (обзор)/ Л.А. Алешина, С.В. Глазкова, Л.А. Луговская, М.В. Подойникова, А.Д. Фофанов, Е.В. Силина //Химия растительного сырья. - 2001. - №1. - С. 5-36.

4. Боголицын, К.Г. Ультрамикростроение и надмолекулярная структура древесной матрицы/ К.Г. Боголицын, Д.Г. Чухчин, И.Н. Зубов, М.А. Гусакова //Химия растительного сырья. - 2012. - №3. - С. 37-44.

5. Быховец, С.С. Простая статистическая модель почвенного климата с месячным шагом/ С.С. Быховец, А.С. Комаров // Почвоведение. - 2002. - №4. - С 443-452.

6. Горшкова, Т.А. Растительная клеточная стенка как динамическая система /Т.А.Горшкова; Казанский институт биохимии и биофизики КазНЦ РАН. - М.: Наука. - 2007. - С. 429.

7. Фенгел, Д. Древесина (химия, ультраструктура, реакции): Пер. с англ./Д. Фенгел, Г. Вегенер; Предисл. А. А. Леоновича//Под ред. д-ра техн. наук проф.. А. А. Леоновича — М.: Лесная промышленность. - 1988. — С. 512.

8. Ежегодный доклад о состоянии и использовании лесов Российской Федерации за 2012 г, Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, Опубликовано: - 28 Октября 2013. - С. 123.

9. Жукова, В.М. Биотехнология / В.М. Жукова, Н.И. Рекославская, Р.К. Саляев, О.В. Юрьева.- Барнаул: Изд-во АГАУ- 1997. - Т 5. - С. 15-21.

10. Рекославская, Н.И. Использование целевых генов и их комплексов для генетической трансформации растений/ Н.И. Рекославская, Р.К.Саляев, Е.Ф.Высоцкая, Л.В.Гаманец, В.М.Жукова, С. Мапелли. // Изучение генома и генетическая трансформация растений, Н-ск.: Наука. - 2001. - С. 83-105.

11. Зайцев, Г.Н. Математическая статистика в экспериментальной ботанике. / Г.Н. Зайцев, М.: Наука. - 1984. - С. 424.

12. Катохин, А.В. миРНК—новые регуляторы активности генов у эукариот/ А.В. Катохин, Т.Н. Кузнецова, Н.А. Омельянчук // Вестн. ВОГиС. - 2006. -Т.10.- №2, - С. 241-272.

13. Квиткина, А.К. Влияние экзогенного и эндогенного азота на скорость минерализации растительных остатков кукурузы / А.К. Квиткина, А.А. Ларионова, С.С. Быховец // Агрохимия. - 2014. - № 9. - С. 48-57.

14. Лотова, Л.И. Ботаника: Морфология и анатомия высших растений/ Л.И. Лотова. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ». - 2010. — С. 512.

15. Медведев ,С.С. Физиология растений: Учебник. / С.С. Медведев. СПб.: БХВ-Петербург, - 2012, - С. 512.

16. Михайлов, Л.Е. Осина / Л.Е. Михайлов. - М.: Агропромиздат, 1985. -С .72.

17. Оболенская, А.В. Лабораторные работы по химии древесины/А.В. Оболенская, З.П. Ельницкая, А.А. Леонович. М.: «Экология». - 1991. - С. 320.

18. Омельянчук, Н.А. МикроРНК растений / Н.А. Омельянчук, Т.Н. Кузнецова, А.В. Катохин. Вестн. ВОГиС. - 2005. -Т.9. - №3. - С.440-450.

19. Ревенкова, Е.В. Разработка новой векторной системы на базе штамма Agrobacterium tumefaciens А281./ Е.В. Ревенкова, И.Л. Багян, Г.Е. Позмогова, А.С. Краев // Молекул. генет., микробиол. и вирусол. - 1994. - Т. 5, - С. 36.

20. Рукавцова, Е.Б. Применение РНК-интерференции в метаболической инженерии растений/ Е.Б. Рукавцова, В.В. Алексеева, Я.И. Бурьянов// Биоорганическая химия, - Т. 36. - № 2. - 2010. - С. 159-169.

21. Сергеев, Р.В. Селекционная оценка деревьев Salix acutifolia Willd/ Р.В. Сергеев // Научный журнал КубГАУ. - №93(09). - 2013. - С.1-9.

22. Саляев, Р.К. Генно-инженерный способ получения трансгенных растений осины, обладающих ускоренным ростом / Р.К. Саляев // Биотехнология - 1999. - №7.

- С. 15-19.

23. Синицына, О.А. Выделение и свойства ксилоглюканаз Penicillium sp./ О.А. Синицына, Е.А. Федорова, А.Г. Правильников, А.М. Рожкова, А.А. Скомаровский, В.Ю. Матыс, Т.М. Бубнова, О.Н. Окунев, Ю.П. Винецкий, А.П. Синицын // Биохимия - 2010. - Т. 75. вып. 1. - С. 52 - 62.

24. Смилга, Я. Я. Осина / Я. Я. Смилга. - Рига : Зинатне, - 1986. - С.23.

25. Чугунова, Н.Г. Взаимосвязь ростовых процессов и фотосинтеза в онтогенезе листа огурцов под действием пониженной ночной температуры / Н.Г. Чугунова, Л.Р. Чермных, А.А. Кособрюхов, И.Ф. Карпилова, Р.М. Чермных // Физиология растений.

- 1980. - Т. 27. - № 5. - C. 1101-1109.

26. Шестибратов, К.А. Фенотипическое проявление экспрессии гена ксилоглюканазы из Penicillium canescens в трансгенных растениях осины / К.А. Шестибратов, А.С. Подрезов, М.А. Салмова, Ю.А. Ковалицкая, Е.О. Видягина, Д.С. Логинов, О. В. Королева, А. И. Мирошников // Физиология растений. - 2012. - Т. 59.

- № 5. - C. 1-9.

27. естибратов, К.А. Генетическая трансформация триплоидных форм осины и плюсовых форм березы повислой / К.А.Шестибратов, И.В. Булатова, Т.Е. Шадрина, А.И. Мирошников // Материалы VIII международной конференции молодых ученых «Леса Евразии - Северный Кавказ», - 2008. - Ч. 1. - С. 151.

28. Шестибратов, К.А. Бинарный вектор pBI-4CL, бинарный вектор pBI-Xeg, бинарный вектор pGS, способ получения трансгенных растений, содержащих пониженное количество лигнина, повышенное количество целлюлозы и повышенную скорость роста / К.А. Шестибратов, В.Г. Лебедев, Т.Е. Шадрина, И.В. Булатова, О.Н. Окунев, А.А. Леонтьевский, А.В.Лисов. Заявка на изобретение № 2009143124, Приоритет от 24 ноября 2009 г.

29. Abreu, I. UHPLC-ESI/TOFMS determination of salicylate-like phenolic gycosides in Populus tremula leaves / I. Abreu, M. Ahnlund, T. Moritz, B. Riber // J. Chem. Ecol. -2001. - Vol.37. - P. 857-870.

30. Bauman, M.J. Structural evidence for the evolution of xyloglucanase activity from xyloglucan endo-transglycosylases/ M.J. Bauman , G. Eklo, M. Michel, T.T. Kallas, M. Teeri, Czjzek, H. Brumer // Biological Implications for Cell Wall Metabolism. The Plant Cell. - 2007. - Vol. 19. - P. 1947-1963.

31. Block, M. Factors influencing the tissue culture and the Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation of hybrid aspen and poplar clones/ M Block // Plant Physiol. -1990, - Vol. 93. - P. 1110-1116.

32. Bochicchio, R. Are hermicelluloses from Podocarpus lambertii of gymnosperms? /R. Bochicchio, F. Reicher // Carbohyd Res. - 2003. - Vol. 53. - P.127-136.

33. Bradford, M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding / M. M. Bradford // Anal. Biochem. - 1976. - Vol.72. - P. 248-254.

34. Burr, S.J. Feruloylated arabinoxylans are oxidatively cross-linked by extracellular maize peroxidase but not by horseradish peroxidase / S.J. Burr, S.C. Fry // Molecular Plant, - 2009. - Vol. 2. - P.883-892.

35. Caplan, L.A. Effects of cold weather on horticultural plants in Indiana / L.A. Caplan // Purdue University, Cooperative extension service west lafayette - 1989. - V.

1(13).

36. Cai, H. Overexpressed glutamine synthetase gene modifies nitrogen metabolism and abiotic stress responses in rice / H. Cai, Y. Zhou, J. Xiao, X. Li, Q. Zhang, X. Lian // Plant Cell Rep. - 2009. - Vol. 28.- P. 527-537.

37. Carpita, N.C. Structural models of primary cell walls in flowering plants: consistency of molecular structure with the physical properties of the walls during growth / N.C. Carpita, D.M. Gibeaut // Plant J. - 1993. - P. 3-30.

38. Castro-Rodriguez, V. The glutamine synthetase gene family in Populus/ V. Castro-Rodriguez, A. Garcia-Gutierrez, J. Canales, C. Avila, G. Kirby E., F.M. Canovas // BMC Plant Biology. - 2011. - Vol. 11. - P.119.

39. Catala, C. Characterization of a tomato xyloglucan endotransglycosylase gene that is down-regulated by auxin in etiolated hypocotyls / C. Catala, J. Rose, W.S. York, P. Albersheim, A.G. Darvill, A.B. Bennett // Plant Physiol. - 2001. - Vol. 127(3). - P.1180-1192.

40. Coleman, H.D. NAi-mediated suppression of p-coumaroyl-CoA 3 -hydroxylase in hybrid poplar impacts lignin deposition and soluble secondary metabolism / H.D. Coleman, J.Y. Park, R. Nair, C. Chapple, S.D. Mansfield // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2008. -Vol. 105. - P. 4501-4506.

41. Cosgrove, D. J. Growth of the plant cell wall / D. J. Cosgrove // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. - 2005. - Vol.6. - P. 850-860.

42. Coughlan, M.P. Hemicellulose and Hemicellulases / M.P.Coughlan, G.P. Hazlewood // Portland Press Research. London and Chapel Hill. - 1993. - Vol. IV. - P. 120.

43. Daigaku, K. Wood research / K. Daigaku, Kenkyujo M., - Kyoto University. -1976. -Vol.61. - P. 469.

44. Delmer, D.P. Cellulose biosynthesis/ D.P. Delmer, Y. Amor // Plant Cell. - 1995. -Vol.7. - P. 987-1000.

45. Donaldson, J.R. Age-related shifts in leaf chemistry of clonal aspen (Populus tremuloides) / J.R. Donaldson, M.T. Stevens, H.R. Barnhill, R.L. Lindroth //J Chem Ecol -2006. - Vol. 32. - P. 1415-1429.

46. Dool, H. D. A generalization of the retention index system including linear temperature programmed gas—liquid partition chromatography / H. D. Dool, P.D. Kratz// Journal of Chromatography, -1963. -Vol. 11. - P.463-471.

47. Eckardt, N.A. Myo-Inositol biosynthesis genes in Arabidopsis: differential patterns of gene expression and role in cell death / N.A. Eckardt // The Plant Cell. - 2010. - Vol. 22. - P.537.

48. Eriksson, N. Viral population estimation using pyrosequencing / N. Eriksson, L. Pachter, Y. Mitsuya, S.-Y. Rhee, C. Wang, B. Gharizadeh, M. Ronaghi, R.W. Shafer, N. Beerenwinkel // PLoS Computational Biology -2008. - Vol. 4 (5). - P. 1-13.

49. Fillatti, J.J. Agrobacterium-mediated transformation andregeneration of Populus / J.J. Fillatti, J. Sellmer, B. McCown, B. Haissig, L. Comai // Mol. Gen. Genet. - 1987. -Vol.206. - P. 192-199.

50. Fonville, N.C. RecQ-dependent death-by-recombination in cells lacking RecG and UvrD/ N.C. Fonville, M.D. Blankschien, D.B. Magner, S.M. Rosenberg // DNA Repair -2010. - Vol. 9. - P. 403-413.

51. Fry, S.C. The growing plant cell wall: Chemical and metabolic analysis. -1988. -P. 333.

52. Fry, S.C. An unambiguous nomenclature for xyloglucan-derived oligosaccharides / S.C. Fry, W.S. York, P. Albersheim, A.G. Darvill, T. Hayashi, J.P. Joseleau, Y. Kato, E.P. Lorences, G.A. Maclachlan, M. McNeil, A.J. Mort, J.S.G. Reid, H.U. Seitz, R.R. Selvendran, V. Shibaev, A.G.J. Voragen, A.R. White // Physiol. Plant. - 1993. - Vol.89. -P. 1-3.

53. Fu, J. Assembly of a cytosolic pine glutamine synthetase holoenzyme in leaves of transgenic poplar leads to enhanced vegetative growth in young plants / J. Fu, R. Sampalo, F. Gallardo, F. M. Canovas, E. G. Kirby // Plant, Cell and Environment. - 2003. - Vol. 26. - P. 411-418.

54. Funahashi, F. Architectural and physiological characteristics related to the depressed growth of poplars overexpressing xyloglucanase in a field study / F. Funahashi, S. Ohta, T. Taniguchi, M. Kurita, K. Konagaya, T. Hayashi // Trees. - 2014. - Vol. 28. - P. 65-76.

55. Gonzali, S. A turanose-insensitive mutant suggests a role for WOX5 in auxin homeostasis in Arabidopsis thaliana / S. Gonzali, Novi G., E. Loreti, F. Paolicchi, A.Poggi, A. Alpi, P. Perata // The Plant Journal - 2005. -Vol. 44. - P. 633-645.

56. Goubert, F. At CSLA7, a cellulose synthase-like putative glycosyltranferase, is important for pollen tube growth and embryogenesis in Arabidopsis / S. Gonzali, G. Novi, E. Loreti, F. Paolicchi, A. Poggi, A. Alpi, P. Perata //Plant Physiol. - 2003. - Vol. 131. - P. 547-557.

57. Gunning, B.S. Plant cell biology / B.S. Gunning, M.W. Steer // Jones and Bartlett, Boston. - 1996. - P.120.

58. Hammond, S.M. Post-transcriptional gene silencing by double stranded RNA / S.M. Hammond, A.A. Caudy, G.J. Hannon // Nat. Rev. Genet. - 2001. - Vol.2. - P. 110119.

59. Harris, D. Tools for cellulose analysis in plant cell walls / D. Harris, V. Bulone, S.Y. Ding, S. DeBolt // Plant Physiology - 2010.-Vol. 153 -P. 420-426.

60. Hartati, N.S. Overexpression xyloglucanase gene in sengon (Paraserianthes falcataria) for growth acceleration / N.S. Hartati, L. Rahayuningsih, R. Kaida, E. Sudarmonowati, T. Hayashi // Journal of biotechnology research in tropical region - 2009. - Vol.2(1). - P.1-4.

61. Hayashi, ^ Xyloglucans in the primary cell walls/ ^ Hayashi // Annu. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. - 1989. - Vol.40. - P. 139-168.

62. Hobbie, S. Response of decomposing litter and its microbial community to multiple forms of nitrogen enrichment / S. Hobbie, W. Eddy, C. Buyarski, C. Adair, M. Ogdahl, P. Weisenhorn // Ecological monographs - 2012. - Vol. 82 (3). - P. 389-405.

63. Hujun, J. The study of meristem-tip culture of peach (Prunuspersica L.) / J.Hujun, M. Jishu, P. Xinfa // Acta Agr. Univ. Pekin. - 1993. - Vol.19 (1). - P.49—52.

64. Humphrey, C.D. A simple methylene blue - asure II - basic fuchsin stain for epoxy-embedding tissue sections/ C.D. Humphrey, F.E. Pittman // Stain Technology, -1974. - Vol. 49(1). - P. 9-14.

65. Ingham, D.J. Quantitative Real-Time PCR assay for determining transgene copy number in transformed plants / D.J. Ingham, S. Beer, S. Money, G. Hansen // BioTechniques - 2001. - Vol.31. - P. 132-140.

66. Israelsson, M. Gibberellin Homeostasis and biosynthesis in relation to shoot growth in hybrid aspen / M. Israelsson // SLU, Grafiska Enheten, Umea, Sweden, - 2004., - P.324

67. Jarvis, M.C. Interconversion of the Ia and IP crystalline forms of cellulose by bending/ M.C. Jarvis // Charbohyd Res. - 2000. - Vol. 325. - P.150-154.

68. Joshi, C. Perturbation of wood cellulose synthesis causes pleiotropic effects in transgenic aspen / C. Joshi, S. Thammannagowda, T. Fujino // Molecular Plant - 2011. -Vol.4. - P. 331-345.

69. Kaku, T. Improvement of fermentable sugar yields of mangium through transgenic overexpression of xyloglucanase. / T. Kaku, R. Kaida, K. Baba, S. Hartati, E. Sudarmonowati, T. Hayashi // Journal of Wood Science. - 2011. - Vol. 57(6). - P. 545548.

70. Kawaoka, A. Ectopic expression of a horseradish peroxidase enhances growth rate and increases oxidative stress resistance in hybrid aspen/ A. Kawaoka, E. Matsunaga, S. Endo, S. Kondo, K. Yoshida, A. Shinmyo, H. Ebinuma // Plant Physiology. - 2003. - Vol. 132. - P. 1177-1185.

71. Koiman, P. Amyloids of plant seeds /Nature, - 1957, - V. 179, - P.107-109.

72. Kontunen-Soppela, S. Shift in birch leaf metabolome and carbon allocation during long-term open-field ozone exposure / S. Kontunen-Soppela, V. Ossipov, S. Ossipova, E. Oksanen // Global Change Biology. - 2007. - Vol.13. - P. 1053-1067.

73. Kopka, J. [e-mail]: the golm metabolome database. / J. Kopka, N. Schauer, S. Krueger, C. Birkemeyer, B. Usadel, E. Bergmüller, P. Dormann, W. Weckwerth, Y. Gibon, M. Stitt, L. Willmitzer, A.R. Fernie, D. Steinhauser // Bioinformatics - 2005. -Vol. 21. - P. 1635-1638.

74. Kurschner, K., Hanak, A. Determination of cellulose: Z. utersuch/ Lebensm, -1930. -Vol. 59. -P. 448-485.

75. Komarov, A.S. EFIMOD 2 - a model of growth and cycling of elements in boreal forest ecosystems / A.S. Komarov, O.G. Chertov, S.L. Zudin, M.A. Nadporozhskaya, A.V. Mikhailov, S.S. Bykhovets, E.V. Zudina, E.V. Zoubkova // Ecological Modelling - 2003. -Vol.70. - P. 373-392.

76. Labavitch, J. M. Cell wall turnover in plant evelopment/ Annu. Rev. Plant. Physiol.

- 1981. - Vol. 32. -P. 385-406.

77. Laemmli, U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4/ Nature - 1970. - Vol. 227. - P. 680-685.

78. Leple, J.C. Downregulation of cinnamoyl-coenzyme A reductase in poplar: multiple-level phenotyping reveals effects on cell wall polymer metabolism and structure / J.C. Leple, R. Dauwe, K. Morreel, V. Storme, V. Lapierrre, A. Naumann, K.Y. Kang, K. Ruel, A. Lefebvre, J.P. Joseleau, J. Grima-Pettenati, R. De Rycke, S. Andersson-Gunneras, A. Erban, I. Fehrle, M. Petit-Conil, J. Kopka, A. Polle, E. Messens, B. Sundberg, S.D. Mansfield, J. Ralph, G. Pilate, W. Boerjan // Plant Cell - 2007. - Vol. 19. - P. 3669-3691.

79. Li ,Y. Down-regulation of an anionic peroxidase in transgenic aspen and its effect on lignin characteristics / Y. Li, Sh. Kajita, Sh. Kawai, Y. Katayama, N. Morohoshi // J Plant Res. -2003. -Vol.116. - P.175-182.

80. Lindroth, R. L. Adaptations of quaking aspen (Populus tremuloides Michx.) for defense against herbivores / R. L. Lindroth, S.B.St. Clair // Forest Ecology and Management - 2013. - Vol. 299. - P. 14-21.

81. Lloyd, G. Commercially feasiblemicropropagation of mountain laural (Kalmla latlfolia) by use of shoot tip cultures / G. Lloyd, B. McCown // Ccmb Proc Intl Soc. - 1980.

- Vol.30. - Р. 421-427.

82. Lockwood, W.R. A reliable and easily sectioned epoxy embedding medium/ Anat. Rec. - 1964. - Vol. 150. - P. 129-140.

83. Lommen, D.J. Large grains in discs around young stars: ATCA observations of WW Chamaeleontis / D.J. Lommen, S.T. Maddison, C.M. Wright, E.F. Dishoeck, D.J. T.L.

Wilner/ Astronomy and Astrophysics, Lupi and CS Chamaeleontis - 2009. - Vol. 495. - P. 869-879.

84. Lommen, D.J. Investigating grain growth in disks around southern T tauri stars at millimetre wavelengths / D.J. Lommen, C.M. Wright, S.T. Maddison, J.K. Jorgensen, T.L. Bourke, E.F. Dishoeck, A. Hughes, D.J. Wilner, M. Burton, H.J. Langevelde // Astronomy & Astrophysics, - 2007. - Vol.462. - P. 211-220.

85. Longstaff, M. Extreme resistance to potato virus X infection in plants expressing a modified compo-nent of the putative viral replicase / M. Longstaff, G. Brigneti, F. Boccard, S. Chapman, D. Baulcombe // Embo Journal - 1993. - Vol.12 (2) -P. 379-386.

86. Lorenz, W.W. SAGE profiling and demonstration of differential gene expression along the axial developmental gradient of lignifying xylem in loblolly pine (Pinus taeda) / W.W. Lorenz, J.F.D. Dean // Tree Physiol. - 2002. - Vol. 22. - P. 301-310.

87. Man, H. G. Characterization of transgenic poplar with ectopic expression of pine cytosolic glutamine synthetase under conditions of varying nitrogen availability / H. Man, R. Boriel, R. El-Khatib, E.G. Kirby // New Phytologist - 2005. - Vol.167. - P. 31-39.

88. Mellerowicz, E. Xyloglucan: The Molecular Muscle of Trees / E. Mellerowicz, P. Immerzeel, T. Hayashi // Annals of Botany. - 2008. - Vol.102. - P.659-665.

89. Mohnen, D. Pectin structure and biosynthesis/ Curr Opin in Plant Biol., - 2008, -Vol.11. - P.266-277.

90. Murashige, T. A revised medium for rapid growth and bioassays with tobacco cultures / T. Murashige, F. Skoog // Physiol. Plant. - 1962. -Vol.15. - P.473-497.

91. Niemenmaa, O. Monitoring of fungal growth and degradation of wood / University of Helsinki, Finland, - 2008, - P. 73.

92. Nishizawa, A. Galactinol and raffinose constitute a novel function to protect plants from oxidative damage / A. Nishizawa, Yu.Yabuta, S. Shigeoka // Plant Physiology, -2008. - Vol. 147. - P. 1251-1263.

93. Ohmiya, Y. The role of PopCel1 and PopCel2 in poplar leaf growth and cellulose biosynthesis / Y.Ohmiya, T. Nakai, Y.W. Park, T. Aoyama, A. Oka, F. Sakai, T. Hayashi // Plant J. - 2003. - Vol. 33(6). - P. 1087-1097.

94. Ossipov,V. Application of metabolomics to genotype and phenotype discrimination of birch trees grown in a long-term open-field experiment/ V. Ossipov, S. Ossipova, V. Bykov, E. Oksanen, J. Koricheva, E. Haukioja // Metabolomics - 2008. - Vol.4. - P. 39-51

95. Park, Y.W. Enhancement of growth and cellulose accumulation by overexpression of xyloglucanase in poplar / Y.W. Park, K. Baba, Y. Furutab, I. Iidab, K. Sameshimac, M. Araid, T. Hayashi // FEBS Letters. - 2004. - Vol. 564. - P.183-187.

96. Park Y.W., Tominaga R., Sugiyama J., Furuta Y., Tanimoto E., Samejima M., Sakai F., Hayashi T. Enhancement of growth by expression of poplar cellulase in Arabidopsis thaliana // Plant J. - 2003. - Vol. 33 (6), -P.1099-106.

97. Pauly, M. A xyloglucan-specific endo-beta-1,4-glucanase from Aspergillus aculeatus: expression cloning in yeast, purification and characterization of the recombinant enzyme / M. Pauly, L. N. Andersen, S. Kauppinen, L. V. Kofod, W. S. York, P. Albersheim, A. Darvill // Glycobiology. - 1999. - Vol. 9. - P. 93-100.

98. Polymerization/ Edited by Ailton De Souza Gomes, First published in Croatia, September. -2012.

99. Rahman, M.H. Microsatellite DNA markers in Populus tremuloides / M.H. Rahman, S.D. Dayanandan, O.P. Rajora // Genome - 2000. - Vol. 43. - P. 293-297.

100. Ranocha, P. Biochemical characterization, molecular cloning and expression of laccases - a divergent gene family - in poplar / P. Ranocha, G. McDougall, S. Hawkins, R. Sterjiades, G. Borderies, D. Stewart, M. Cabanes-Macheteau, A. M. Boudet, D. Goffner // Eur. J. Biochem. - 1999. - Vol. 259. - P. 485-495.

101. Ranocha, P. Laccase down-regulation causes alterations in phenolic metabolism and cell wall structure in poplar / P. Ranocha, M. Chabannes, S. Chamayou, S.Danoun, A. Jauneau, A.-M. Boudet, D. Gofer // Plant Physiol. - 2002. -Vol.129. - P. 145-155.

102. Rogers, S. Extraction of total cellular DNA from plants, algae and fungi. /S.Rogers, A. Bendich // Gelvin S., Schiperoort R. Plant Molecular Biology Manual. - Kluwer Academic Publishers - 1995. - Dordrecht, Boston, London. - Section 7-1.

103. Sampedro, J. Lack of P -xylosidase activity in Arabidopsis alters xyloglucan composition and results in growth defects, / J. Sampedro, B. Pardo, C. Gianzo, E. Guitiôn, G. Revilla, I. Zarra // Plant Physiology - November 2010. - Vol.154. - P.1105 -1115.

104. Sasidharan, R. Light quality-mediated petiole elongation in Arabidopsis during shade avoidance involves cell wall modification by xyloglucan endotransglucosylase/eydrolases / R. Sasidharan, C.C. Chinnappa, M. Staal, J. Elzenga, R. Yokoyama, K. Nishitani, L. Voesenek, R. Pierik //Plant Physiology - October 2010. - Vol. 154. - P.978-990.

105. Saura-Valls, M. Active-site mapping of a Populus xyloglucan endo-transglycosylase with a library of xylogluco-oligosaccharides / M. Saura-Valls, H Brumer., T.T. Teeri, S. Cottaz, H. Driguez //Journal of biological chemistry - 2008. -Vol. 283. - P. 21853-21863.

106. Schauer, N. Mode of inheritance of primary metabolic traits in tomato / N. Schauer, Y. Semel, I. Balbo, M. Steinfath, D. Repsilber, J. Selbig, T. Pleban, D. Zamir, A.R. Ferniea //The Plant Cell - 2008. - Vol. 20. - P.509-523.

107. Shani, Z. Growth enhancement of transgenic poplar plants by overexpression of Arabidopsis thaliana endo-1,4-B-glucanase (cel1) / Z. Shani, M. Dekel, G. Tsabary, R. Goren, O. Shoseyov // Molecular Breeding - 2004. - Vol.14. - P.321-330.

108. Sjôstrôm, E Wood chemistry: fundamentals and applications / Academic Press, San Diego. - USA. - 1993. - P. 293.

109. Smith G. L. Plant cell division: building walls in the right places / Nature Reviews Molecular Cell Biology. - 2001. - Vol.2. - P.33-39.

110. Smith, N.A. Gene expression-total silencing by into-spliced hairpin RNAs / N.A. Smith, S.P. Singh, M.-B. P.A. Wang, Stoutjesdijk, A.G. Green, P.M. Waterhouse // Nature - 2000. - Vol.407. - P. 319-320.

111. Smith, P.K. Measurement of protein using bicinchoninic acid / P.K. Smith, R.I. Krohn, G.T. Hermanson, A.K. Mallia, F.H. Gartner, M.D. Provenzano, E.K. Fujimoto, N.M. Goeke, B.J. Olson, D.C. Klenk // Anal. Biochem. - 1985. - Vol.150. - P.76-85.

112. Smole, M.S. Characterization of grass fibres / M.S. Smole, T. Kreze, S. Strnad, K.S. Kleinschek, S. Hribernik // J Mater Sci. - 2005. - Vol.40. - P.5349-5353.

113. Somerville, C. Cellulose synthesis in higher plants/ Annu Rev Cell Dev Biol. -2006. - Vol. 22. - P.53-78.

114. Spearin, W.E. The maceration of woody tissue with acetic acid and sodium chlorite / W.E. Spearin, I.H. Isenberg // Science. - 1947. - V. 105(2721) - P. 214.

115. Suza, W.P. Exploring the impact of wounding and jasmonates on ascorbate metabolism / W.P. Suza, C.A. Avila, K. Carruthers, Sh. Kulkarni, F.L. Goggin, A. Lorence // Plant Physiol Biochem. - 2010. - Vol. 48(5). - P. 337-350.

116. Takeda, T. Suppression and Acceleration of Cell Elongation by Integration of Xyloglucans in Pea Stem Segments / T. Takeda, Y. Furuta, T. Awano, K. Mizuno, Y. Mitsuishi, T. Hayashi // PNAS. - 2002. - Vol.99 (13). - P. 9055-9060.

117. Taniguchi, T. Growth and root sucker ability of field-grown transgenic poplars overexpressing xyloglucanase / T. Taniguchi, K. Konagaya, M. Kurita, N. Takata, K. Ishii, T. Kondo, F. Funahashi, S. Ohta, T. Kaku, K. Baba, R. Kaida, T. Hayash // Journal Wood Sciences. - 2012. - P.1-7.

118. Taniguchi, T. Biosafety Assessment of Transgenic Poplars Overexpressing Xyloglucanase (AaXEG2) prior to Field Trials. / T. Taniguchi, Y. Ohmiya, M. Kurita, M. Tsubomura, T. Kondo, Y.W. Park, K. Baba,-T. Hayashi // J Wood Sci. - 2008. - Vol.54. -P. 408-413.

119. Tikunov, Y.M. MSClust: a tool for unsupervised mass spectra extraction of chromatography-mass spectrometry ion-wise aligned data / Y.M. Tikunov, S. Laptenok, R.D. Hall, A. Bovy, R.C. Vos // Metabolomics - 2012. - Vol.8. - P. 714-718.

120. Trygg J. Chemometrics in metabonomics / J. Trygg, E. Holmes, T. Lundstedt // Journal of Proteome Research - 2007. - Vol. 6 - No. 2.

121. Tvaroska, I. Conformational analysis of (1^6)-a-D-glucan / I. Tvaroska , S. Perez, R. H. Marchessault // Carbohydr. Res. - 1978. - Vol. 61. - P. 97-106.

122. Voelker, S.L. Antisense down-regulation of 4CL expression alters lignification, tree growth, and saccharification potential of field-grown Poplar / S.L. Voelker, B. Lachenbruch, F.C. Meinzer, M. Jourdes, Ch. Ki, A.M. Patten, L.B. Davin, N.G. Lewis, G.A. Tuskan, L. Gunter, S.R. Decker, M.J. Selig, R. Sykes, M.E. Himmel, P. Kitin, O. Shevchenko, S.H. Strauss // Plant Physiology - 2010. - Vol. 154. - P. 874-886.

123. Wang, J. Cotton laccase gene overexpression in transgenic Populus alba var. pyramidalis and its effects on the lignin biosynthesis in transgenic plants / PMC. - 2008. -Vol. 41. № 1. - P. 11-18.

124. Want, E, Masson, P. Processing and analysis of GC/LC-MS-based metabolomics data. / Methods Mol Biol. - 2011. - Vol.708. - P.277-298

125. Weedon J.T. Global meta-analysis of wood decomposition rates: a role for trait variation among tree species? / J.T. Weedon, W.K. Cornwell, J.H.C. Cornelissen, A.E. Zanne, C. Wirth, D.A. Coomes // Ecology Letters. - 2009. - Vol. 12. - P. 45-56.

126. Wiklund, F.E. Established prostate cancer susceptibility variants are not associated with disease outcome / F.E. Wiklund, H.O. Adami, S.L. Zheng, P. Stattin, W.B. Isaacs, H. Gronberg, J. Xu // Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. - 2009. - Vol. 18(5). - P.1659-1662.

127. Yamamoto, M. Enlargement of individual cellulose microfibrils in transgenic poplars overexpressing xyloglucanase / M. Yamamoto, T. Saito, A. Isogai, M. Kurita, M. Kondo, T. Taniguchi, R. Kaida, K. Baba, T. Hayashi // J Wood Sci. - 2011. - V. 57. - P. 71-75.

128. York, W. S. Isolation and characterization of plant cell walls and cell wall components / W.S. York, A.G. Darvill, M. McNeil, T.T. Stevenson, P. Albersheim // Methods in Enzymology. - 1986. - Vol. 118. - P. 3-40.

129. Young, B. Within-plant distribution of phenolic glycosides and extrafloral nectaries in trembling aspen (Populus tremuloides; Salicaceae) / B. Young, D. Wagner, P. Doak, T. Clausen //American Journal of Botany - 2010. - Vol. 97(4). - P.601-610.

130. Zhang, D. Rates of litter decomposition in terrestrial ecosystems: global patterns and controlling factors / D. Zhang, D. Hui, Y. Luo, G. Zhou // J. of Plant Ecology. - 2008. - Vol.1 - P. 85-93.

131. Zhong, R. Essential role of caffeoyl coenzyme a O-methyltransferase in lignin biosynthesis in woody poplar plants / R. Zhong, W.H. Morrison, D.S. Himmelsbach, F.L. Poole, Z.-H. Ye // Plant Physio. - 2000. - Vol. 124. - P. 563-577.